DE3830149A1 - Optische linse zum hermetischen dichten verschliessen von gehaeusen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Linse zum hermetisch dichten verschließen von Gehäusen, wobei beiderseits der opti­ schen Linse weitere optische Bauteile angeordnet sind.

Zur hermetische Abdichtung von Gehäusen, die optische Bau­ teile enthalten und gleichzeitig über bestimmte Öffnungen die Übertragung von optischen Signalen zulassen sollen, können zwei verschiedene Konstruktionen eingesetzt werden. Zum einen werden Kugellinsen hermetisch dicht in Metallteile, entsprechend einer Gehäuseöffnung, mit gläsernem oder metallischem Lot eingelötet. Zum anderen kann die hermetische Abdichtung von Gehäusen mittels in metallische Rahmen hermetisch dicht gefaßte Dünn­ fenster geschehen, wobei der Rahmen dicht mit dem Gehäuse verschweißt wird. Die notwendige Linse wäre hier beispielswei­ se im inneren des Gehäuses hinter dem Dünnfenster plaziert. Wie die im ersten Fall genannte Kugellinse muß hier das Dünnfenster von hoher optischer Güte sein, um Abbildungsfehler möglichst zu vermeiden. Gleichzeitig erhöhen die beiden Grenzflächen des Dünnfensters die Reflexionsverluste.

Während das hermetische Eindichten einer Kugellinse bezüglich der Gestaltung und Werkstoffauswahl sehr restriktiv ist, können beim Einsatz von verlöteten Dünnfenster-Metallrahmen-Verbindun­ gen durch nachträgliches Verschweißen des Rahmens mit dem Gehäuse Undichtheiten in der Lötverbindung auftreten. Dies hat zur Folge, daß Außenluft ins Gehäuse eindringen kann und das Bauteil unbrauchbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Linse zum hermetisch dichten Verschließen von Gehäusen bereitzu­ stellen, die kostengünstig herzustellen ist und ein Gehäuse dauerhaft, auch unter thermischen Belastungen, hermetisch ab­ dichtet.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wiedergegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Problematik von Undichtigkeiten durch Dünnfenster, die durch Einschmelzen von Glas in den Metallrahmen hergestellt werden, aber geringe optische Güte aufweisen, gelöst werden kann. Gleichzeitig damit wird mittels Klebetechnik eine optische Linse durch auf das Dünnfenster beidseitig angebrachte Teil­ linsen hergestellt. Die optische Güte der so entstandenen opti­ schen Linse wird durch die nach dem Verkleben außenliegenden Oberflächen der Teillinsen bestimmt. Nachteilige optische Wir­ kungen der Grenzflächen zwischen Dünnfenster und Teillinse, die durch einfache Herstellungsverfahren teilweise rauh und zer­ furcht sind, werden durch den Klebstoff, der optische Eigen­ schaften aufweist, ausgeglichen. Der Klebstoff füllt sämtliche Unebenheiten komplett aus. Reflexionsverluste treten demnach an den so verklebten Flächen nicht auf. Sollten trotzdem große Abweichungen zwischen den verschiedenen Brechungsindizes der eingesetzten Materialien auftreten, muß die Güte der Klebefläche der optischen Linse entsprechend erhöht werden.

Da bei starken Brechzahldifferenzen zwischen Teillinse, Kleb­ stoff und Dünnfenster jedoch Reflexionsverluste auftreten, sollten Materialien eingesetzt werden, deren Brechungsindizes annähernd gleich sind.

Die Teillinsen können kostengünstig aus Kunststoff hergestellt werden.

Anhand der schematischen Figur wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Ein mit einer Öffnung versehenes Gehäuse 5 ist mittels eines metallischen Rahmens 9 über einen umlaufenden Schweißbuckel 6 hermetisch abgedichtet. Innerhalb des Rahmens 9 ist die optische Linse 8, bestehend aus dem äußeren Linsenteil 2, dem Dünnfenster 1 und dem inneren Linsenteil 3 ebenfalls hermetisch dicht angepaßt. Die Anordnung erfolgt auf einer gemeinsamen Achse 10. Dies geschieht durch Einschmelzen eines Dünnfensters 1 in die Öffnung des Rahmens 9. Da für die erfindungsgemäße optische Linse das Dünnfenster nur von geringer optischer Güte sein muß, ist diese kostengünstige Konstruktion einsetzbar. Die daraus erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere in der hohen thermischen Belastbarkeit von Rahmen und Dünnfenster bei gleichzeitiger hermetischer Dichtheit. Somit ist auch eine Widerstandsverschweißung zwischen Rahmen 9 und Gehäuse 5 prob­ lemlos durchführbar. Der äußere und der innere Linsenteil 2, 3 werden klebetechnisch auf das Dünnfenster 1 aufgebracht, wobei ein gut benetzender optischer Klebstoff eingesetzt wird, der Rauhigkeiten und Unebenheiten auf den zu verklebenden Flächen ausfüllt. Entspricht der Brechungsindex des optischen Kleb­ stoffes 4 dem des Dünnfensters 1 und dem der äußeren und inneren Linsenteile 2, 3 so wirken sich die mit Klebstoff gefüllten Hohlräume nicht auf den Lichtweg aus und es treten an den verklebten Flächen keine Reflexionsverluste auf. Aufgrund des Einsatzes der Klebetechnik lassen sich auch komplizierte Linsenkonstruktionen kostengünstig hermetisch dicht in Metall­ teile fassen. Der zum innern des Gehäuses 5 gerichtete innere Linsenteil 3 kann kostengünstig durch Trennschleifen aus einer Glaskugel hergestellt werden. Hier wird meist eine Halbkugel verwendet. Der äußere Linsenteil 2, der aufgrund seiner Geome­ trie den Öffnungsfehler der gesamten Linse korrigiert, kann kostengünstig aus einer Kunststofflinse erstellt werden. Die in der Figur angedeuteten größeren unebenen Schichtdicken des Klebstoffes 4 zwischen äußerem Linsenteil 2 und Dünnfenster 1 deuten die durch Klebstoff 4 ausgefüllen Unebenheiten an. Die umlaufende Sicke 7 und ein am Rahmen 9 entsprechend gegenüber­ liegender Wulst dienen dazu, daß Abfließen von überflüssigem Klebstoff 4 zu verhindern.

Die Einzelteile der optischen Linse 8 haben beispielweise folgende Brechungsindizes:

Dünnfenster 1 n = 1,49
innerer Linsenteil 3 n = 1,5
äußerer Linsenteil 2 n = 1,48
Klebstoff n = 1,49

Claims (3)

1. Optische Linse (8) zum hermetisch dichten Verschließen von Gehäusen (5), gekennzeichnet durch ein in einem Rahmen (9) eingeschmolzenes Dünnfenster (1) mit mindestens einer aufgeklebten optischen Linse (8) bestehend aus einem äußeren Linsenteil (2) und einem inneren Linsenteil (3) mit einer gemeinsamen Achse (10), wobei der Rahmen (9) überdeckend zu einer Gehäuseöffnung am Gehäuse anschweißbar ist.

2. Optische Linse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch annähernd gleiche Brechungsindizes für Dünnfenster (1), Klebstoff (4), äußeres Linsenteil (2) und inneres Linsenteil (1).

3. Optische Linse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenteile (2, 3) einzeln oder beide aus Kunststoff bestehen.